本文選題：接觸共振原子力顯微術(shù) + 超聲原子力顯微術(shù)��； 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：隨著納米科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,各類器件系統(tǒng)的日益小型化以及新型納米材料的設(shè)計(jì)制備,均對相應(yīng)器件材料各類物理特性快速、準(zhǔn)確、無損且高分辨的測量提出迫切需求。而其中,尤為重要的需求之一即是對各類力學(xué)特性相關(guān)參量的表征評價,這既包括對于材料強(qiáng)度、彈性、粘彈及摩擦等特性參量的定量測量,也包括對于器件材料內(nèi)部缺陷、雜質(zhì)等的無損檢測。針對這一需求,基于原子力顯微鏡的相關(guān)技術(shù)因其納米尺度空間分辨力、極高的力測量靈敏度而表現(xiàn)出巨大潛力,而其中尤以基于超聲調(diào)制的接觸共振原子力顯微術(shù)最具希望。通過結(jié)合對于針尖、樣品間接觸作用的高頻超聲調(diào)制,超聲原子力顯微術(shù)相關(guān)技術(shù)方法被廣泛應(yīng)用于對材料表面力學(xué)特性分布的表征成像以及對次表面結(jié)構(gòu)的無損檢測中。而其中工作于接觸共振狀態(tài)的接觸共振原子力顯微術(shù),更是因其能夠?qū)崿F(xiàn)定量化力學(xué)特性表征而得到廣泛關(guān)注。本論文針對接觸共振原子力顯微術(shù)在納米力學(xué)表征及次表面結(jié)構(gòu)成像中存在的相關(guān)問題,以接觸力學(xué)及探針振動力學(xué)為基礎(chǔ),主要開展了微懸臂梁相關(guān)動力學(xué)問題分析、納米力學(xué)表征中的應(yīng)用拓展及次表面結(jié)構(gòu)成像能力定量評價等三個方面的研究工作,同時亦探討了接觸共振原子力顯微術(shù)在納米摩擦相關(guān)問題研究中的運(yùn)用。首先,本文通過基于連續(xù)梁的微懸臂梁接觸共振理論模型及有限元計(jì)算模型,分析了微懸臂梁特殊幾何結(jié)構(gòu)、探針傾角、針尖位置、針尖高度及橫向接觸剛度等因素對于接觸共振原子力顯微術(shù)定量納米力學(xué)表征的影響。同時,我們對接觸共振原子力顯微術(shù)定性成像中的圖像襯度進(jìn)行了探討,并對小振幅超聲調(diào)制下,針尖、樣品間力曲線特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及理論研究。其次,本文提出了一種基于接觸共振原子力顯微術(shù)的薄膜剛度及殘余應(yīng)力的測量方法,探索拓展了接觸共振原子力顯微術(shù)在納米力學(xué)表征方面的應(yīng)用。經(jīng)對比驗(yàn)證,該方法測試結(jié)果與傳統(tǒng)曲率法測試結(jié)果符合較好,且具有較小的測量不確定度。另外,本文提出了針對接觸共振原子力顯微術(shù)對于次表面空穴結(jié)構(gòu)檢測能力的理論分析模型,針對不同深度、不同尺寸次表面結(jié)構(gòu),對檢測深度等檢測能力評價指標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并分析了懸臂梁振動模態(tài)、作用載荷等對于檢測能力的影響。相關(guān)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)較好地證明了此分析方法的有效性。同時,對于內(nèi)嵌異質(zhì)結(jié)構(gòu)樣品,針對其接觸力學(xué)模型建立困難的問題,我們提出了基于有限元分析的等效壓入模量計(jì)算模型,并分析了接觸共振原子力顯微術(shù)對于此類樣品的檢測能力。最后,為研究接觸共振原子力顯微術(shù)中實(shí)驗(yàn)設(shè)置對于材料耗散角正切等粘彈特性測量的影響,本文從接觸共振頻譜的實(shí)驗(yàn)研究出發(fā),對接觸共振原子力顯微術(shù)中針尖、樣品間局域微滑動行為進(jìn)行了研究。同時,我們亦將接觸共振原子力顯微術(shù)成功應(yīng)用于對超聲潤滑效應(yīng)機(jī)理的解釋研究之中。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;TH742

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 周南;周寧;米其英;;2011離子液體專題會議(Ⅲ)[J];分析試驗(yàn)室;2012年05期

2 ;青年科學(xué)家論壇第66期 納米力學(xué)——納米科技中的關(guān)鍵科學(xué)和理論問題[J];科技和產(chǎn)業(yè);2002年03期

3 劉娟;;納米力學(xué)公司將為美國海軍研發(fā)納米潤滑劑技術(shù)[J];艦船科學(xué)技術(shù);2010年01期

4 孫霽宇;王悅明;潘春祥;叢憲玲;;牛角外殼靜態(tài)及動態(tài)納米力學(xué)特性[J];吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2012年S1期

相關(guān)會議論文 前5條

1 金花;皮江;江金環(huán);蔡繼業(yè);;采用原子力顯微術(shù)對細(xì)胞表面形貌及細(xì)胞骨架變化的探測[A];中國遺傳學(xué)會“第十一屆全國激光生物學(xué)學(xué)術(shù)會議”暨《激光生物學(xué)報》創(chuàng)刊廿周年慶祝會、第十屆粵港生物物理研討會暨2012年廣東生物物理學(xué)術(shù)年會會議資料[C];2012年

2 白曉艷;陳豫;閻東霞;賀東海;于生海;李凌杰;雷驚雷;張勝濤;;原子力顯微術(shù)研究鎂合金顯微組織的腐蝕演變[A];2010年全國腐蝕電化學(xué)及測試方法學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2010年

3 孫霽宇;佟金;;納米力學(xué)測量中的儀器校準(zhǔn)[A];2006年全國電子顯微學(xué)會議論文集[C];2006年

4 孫霽宇;佟金;陳東輝;;臭蜣螂部位表皮納米力學(xué)性能的測試研究[A];走中國特色農(nóng)業(yè)機(jī)械化道路——中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2008年

5 劉志遠(yuǎn);;軟骨含水量對動態(tài)納米力學(xué)性能的影響[A];北京力學(xué)會第20屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 馬成福;基于接觸共振原子力顯微術(shù)的納米力學(xué)表征方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

2 何光宏;原子力顯微術(shù)及其圖像增強(qiáng)研究[D];重慶大學(xué);2006年

3 王云起;基于原子力顯微術(shù)的抗菌肽殺菌機(jī)理和細(xì)胞表面受體識別的研究[D];暨南大學(xué);2006年

4 許順;長足大象甲的特征、力學(xué)、運(yùn)動特征及其仿生分析[D];吉林大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 趙君臣;原子力顯微術(shù)輪廓儀的新方法研究及系統(tǒng)研制[D];浙江大學(xué);2006年

2 曾谷城;基于原子力顯微術(shù)的生物分子免疫識別[D];暨南大學(xué);2005年

3 孫全梅;運(yùn)用原子力顯微術(shù)對急性分離平滑肌細(xì)胞進(jìn)行高分辨成像及微觀力學(xué)研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2008年

4 蔡中蘭;BZT-BCT壓電材料電學(xué)與微/納米力學(xué)性能的研究[D];東南大學(xué);2015年

5 陳玲;非局部二維納米力學(xué)理論研究及彈跳小球—薄板系統(tǒng)動力學(xué)初步探索[D];蘇州大學(xué);2016年

6 劉秋真;單晶硅表面修飾及其納米力學(xué)行為研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

7 張睿;添加鎳元素對鈦銅合金力學(xué)與腐蝕磨損性能的影響規(guī)律[D];太原理工大學(xué);2017年

，

本文編號：1765193